現(xiàn)代供電技術(shù)第8章PPT

1、西安工業(yè)大學(xué)電子信息工程學(xué)院現(xiàn)代供電技術(shù)電子課件變電所綜合自動化系統(tǒng)變電所綜合自動化系統(tǒng)智能化開關(guān)設(shè)備智能化開關(guān)設(shè)備定制電力技術(shù)定制電力技術(shù)快速斷電技術(shù)快速斷電技術(shù)西安工業(yè)大學(xué)電子信息工程學(xué)院現(xiàn)代供電技術(shù)電子課件第一節(jié)第一節(jié) 變電所綜合自動化系統(tǒng)變電所綜合自動化系統(tǒng)西安工業(yè)大學(xué)電子信息工程學(xué)院現(xiàn)代供電技術(shù)電子課件一、概念一、概念 1. 從組成看：由。 2. 從功能看：由繼電保護、測量、控制、信號、和遠(yuǎn)動等多個獨立子系統(tǒng)，經(jīng)過組合和優(yōu)化設(shè)計為一套智能化的綜合系統(tǒng)。 主要功能： （1）電氣量的采集；-遙測 （2）電氣設(shè)備（如斷路器等）的狀態(tài)監(jiān)視、控制、調(diào)節(jié)（遙調(diào)）。 -遙信、遙控、遙調(diào) 西安工業(yè)大

2、學(xué)電子信息工程學(xué)院現(xiàn)代供電技術(shù)電子課件二、變電所綜合自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式二、變電所綜合自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式1. 集中式集中式 集中采集模擬量、開關(guān)量和數(shù)字量等信息；集中進行計算和處理，分別完成微機保護、自動控制等功能,其結(jié)構(gòu)如圖81所示。圖81 集中式結(jié)構(gòu)西安工業(yè)大學(xué)電子信息工程學(xué)院現(xiàn)代供電技術(shù)電子課件2. 分層分布式分層分布式 將整個變電所的一、二次設(shè)備分為三層，即變電所層、單元層和設(shè)備層。變電所層為二層，單元層為一層，設(shè)備層為零層。每一層由不同的設(shè)備或不同的子系統(tǒng)組成，完成不同的功能。其結(jié)構(gòu)如圖82所示。圖82 分層分布式結(jié)構(gòu)西安工業(yè)大學(xué)電子信息工程學(xué)院現(xiàn)代供電技術(shù)電子課件3. 完全分散式

3、完全分散式 以斷路器、變壓器等一次設(shè)備為安裝單位，將保護、控制、閉鎖等單元就地分散安裝在各開關(guān)柜中，通過現(xiàn)場總線與主控制室內(nèi)的主控單元進行通信。如圖83所示。圖83 完全分散式結(jié)構(gòu)西安工業(yè)大學(xué)電子信息工程學(xué)院現(xiàn)代供電技術(shù)電子課件三、變電所綜合自動化的優(yōu)越性三、變電所綜合自動化的優(yōu)越性1）提高變電所的安全可靠運行水平；2）提高供電質(zhì)量；3）簡化變電所二次部分的硬件配置；4）提高供、配電系統(tǒng)的運行、管理水平；5）減小變電所的占地面積；6）減少運行維護工作量；7）有利于實現(xiàn)變電站無人值班。西安工業(yè)大學(xué)電子信息工程學(xué)院現(xiàn)代供電技術(shù)電子課件四、變電站綜合自動化的發(fā)展趨勢四、變電站綜合自動化的發(fā)展趨勢1.

4、 由功能分散向單元分散發(fā)展由功能分散向單元分散發(fā)展 功能分散 將微機保護、微機監(jiān)控等按功能考慮； 單元分散 一個模塊去管理一個間隔單元。 2. 由集中控制向分散方式網(wǎng)絡(luò)發(fā)展由集中控制向分散方式網(wǎng)絡(luò)發(fā)展集中控制結(jié)構(gòu) 各設(shè)備單元信息通過電纜集中組裝，系統(tǒng)可靠性不高；分散網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 智能單元布置在一次設(shè)備附近，系統(tǒng)可靠性高。西安工業(yè)大學(xué)電子信息工程學(xué)院現(xiàn)代供電技術(shù)電子課件3. 從少功能向多功能發(fā)展從少功能向多功能發(fā)展 從測量、監(jiān)控、保護相對獨立發(fā)展到測量、監(jiān)控、保護一體化； 故障錄波由微機保護兼容，省去了故障錄波裝置； 電壓無功綜合控制納入變電所綜合自動化系統(tǒng)； 操作閉鎖已納入變電所綜合自動化系統(tǒng)的功

5、能。4. 向測量和保護數(shù)據(jù)完全共享發(fā)展向測量和保護數(shù)據(jù)完全共享發(fā)展 光電傳感器不含鐵心，消除了磁飽和等問題，使測量、保護信息完全共享同一個電流互感器TA的信號。5. 變電所綜合自動化向規(guī)范化方向發(fā)展變電所綜合自動化向規(guī)范化方向發(fā)展 國際電工委員會推出IEC 60870-5系列標(biāo)準(zhǔn)；我國推出相關(guān)DL/T634-1997（遠(yuǎn)動裝置通信規(guī)約）、DL/T667-1999（繼電保護裝置通信規(guī)約）等。西安工業(yè)大學(xué)電子信息工程學(xué)院現(xiàn)代供電技術(shù)電子課件第二節(jié)第二節(jié) 智能化開關(guān)設(shè)備智能化開關(guān)設(shè)備西安工業(yè)大學(xué)電子信息工程學(xué)院現(xiàn)代供電技術(shù)電子課件一、概念一、概念1、智能化開關(guān)設(shè)備（智能開關(guān)） 指一次開關(guān)電器和物理結(jié)

6、構(gòu)上相對獨立智能監(jiān)控單元構(gòu)成的整體。2、智能控制單元作用 代原有開關(guān)設(shè)備二次系統(tǒng)的測量、保護和控制功能，還能記錄設(shè)備各種運行狀態(tài)的歷史數(shù)據(jù)、各種數(shù)據(jù)的現(xiàn)場(當(dāng)?shù)?顯示，并通過數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)向系統(tǒng)控制中心傳送各類現(xiàn)場參數(shù)，接受系統(tǒng)控制中心的遠(yuǎn)方操作與管理。西安工業(yè)大學(xué)電子信息工程學(xué)院現(xiàn)代供電技術(shù)電子課件二、智能開關(guān)基本結(jié)構(gòu)二、智能開關(guān)基本結(jié)構(gòu) 智能開關(guān)原理結(jié)構(gòu)如圖84所示。圖84 智能開關(guān)原理結(jié)構(gòu)圖西安工業(yè)大學(xué)電子信息工程學(xué)院現(xiàn)代供電技術(shù)電子課件智能監(jiān)控單元組成： 輸入模塊、中央控制模塊、輸出模塊、監(jiān)測模塊及通信模塊等。1）輸入模塊：模擬量和開關(guān)量。2）中央控制模塊：微機系統(tǒng)-計算或邏輯判斷。3）

7、通信模塊：完成與上位機之間的信息傳遞。西安工業(yè)大學(xué)電子信息工程學(xué)院現(xiàn)代供電技術(shù)電子課件三、智能開關(guān)的基本特點三、智能開關(guān)的基本特點1現(xiàn)場參量處理數(shù)字化現(xiàn)場參量處理數(shù)字化 智能開關(guān)采用微機處理和控制技術(shù)，使開關(guān)設(shè)備運行現(xiàn)場的各種被測參量全部采用數(shù)字處理，提高了測量和保護精度，減小產(chǎn)品保護特性的分散性，通過軟件改變處理算法，使之不必改動硬件，就可以實現(xiàn)不同的保護等功能。2電氣設(shè)備的多功能化電氣設(shè)備的多功能化 采用微處理器或單片微機對智能開關(guān)運行現(xiàn)場的各種參量進行采樣與處理，可以集成用戶需要的各種功能。如作為數(shù)字化儀表，保護類型、保護特性和保護閾值、故障錄波、保存歷史數(shù)據(jù)，編制并打印報表等。西安工業(yè)

8、大學(xué)電子信息工程學(xué)院現(xiàn)代供電技術(shù)電子課件3智能開關(guān)的網(wǎng)絡(luò)化智能開關(guān)的網(wǎng)絡(luò)化 監(jiān)控單元當(dāng)作計算機網(wǎng)絡(luò)中的通信節(jié)點，采用數(shù)字通信技術(shù)，組成電器智能化通信網(wǎng)絡(luò)，完成信息的傳輸，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化的管理、設(shè)備資源的共享。4真正實現(xiàn)分布式管理與控制真正實現(xiàn)分布式管理與控制 使現(xiàn)場設(shè)備具有完善的、獨立的處理事故和完成不同操作的能力，可組建成完全不同于集中控制或集散控制系統(tǒng)的分布式控制系統(tǒng)。5真正的全開放式系統(tǒng)真正的全開放式系統(tǒng) 可把不同生產(chǎn)廠商、不同類型但具有相同通信協(xié)議的智能電器互連，實現(xiàn)資源共享，且不同廠商產(chǎn)品可以互換，達(dá)到系統(tǒng)的最優(yōu)組合。西安工業(yè)大學(xué)電子信息工程學(xué)院現(xiàn)代供電技術(shù)電子課件第三節(jié)第三節(jié) 定制電力

9、技術(shù)定制電力技術(shù)（Custom Power）西安工業(yè)大學(xué)電子信息工程學(xué)院現(xiàn)代供電技術(shù)電子課件一、定制電力技術(shù) 概念 以用戶對電力可靠性和電能質(zhì)量要求為依據(jù)，為用戶配置特定需要的電力供應(yīng)技術(shù)。 作用 解決供電系統(tǒng)電壓跌落、抑制電壓閃變、諧波以及瞬時供電中斷等動態(tài)供電質(zhì)量問題，為敏感用戶提供連續(xù)、可靠、恒定的優(yōu)質(zhì)電力。3.應(yīng)用 主要應(yīng)用于高科技園區(qū)、大型醫(yī)院、軍工單位和重要的政府部門、金融系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心等重要用戶。西安工業(yè)大學(xué)電子信息工程學(xué)院現(xiàn)代供電技術(shù)電子課件二、現(xiàn)代電能質(zhì)量問題的特點二、現(xiàn)代電能質(zhì)量問題的特點1電能質(zhì)量問題的主要來源發(fā)生變化電能質(zhì)量問題的主要來源發(fā)生變化過去電能質(zhì)量問題：系統(tǒng)側(cè)

10、。如系統(tǒng)正常運行方式的改變和故障的發(fā)生。現(xiàn)在電能質(zhì)量問題：用戶負(fù)荷。如家電（手機等）和工業(yè)大容量負(fù)荷硅整流裝置。2電能質(zhì)量問題的形式發(fā)生變化電能質(zhì)量問題的形式發(fā)生變化過去：供電中斷、電壓長時間偏高或偏低等供電質(zhì)量問題，現(xiàn)在：周期性的電壓升高、電壓跌落和瞬時供電中斷等動態(tài)電能質(zhì)量問題。3電能質(zhì)量問題造成的危害越來越大電能質(zhì)量問題造成的危害越來越大 1）系統(tǒng)解列和無功補償電容器組不能安全投入運行； 2）諧波使變壓器、感應(yīng)電機等重要設(shè)備壽命的縮短； 3）三相電流不對稱使中線燒毀而導(dǎo)致用戶設(shè)備損壞的事件也時有發(fā)生。西安工業(yè)大學(xué)電子信息工程學(xué)院現(xiàn)代供電技術(shù)電子課件三、動態(tài)電能質(zhì)量問題的產(chǎn)生原因三、動態(tài)電

11、能質(zhì)量問題的產(chǎn)生原因1電壓跌落和瞬時供電中斷原因電壓跌落和瞬時供電中斷原因1）雷擊引起的絕緣子閃絡(luò)或線路對地放電；2）系統(tǒng)故障。3）線路主保護是帶時限的電流保護；4）自動重合閘。2諧波的來源諧波的來源電力電子設(shè)備、IT行業(yè)和辦公設(shè)備中大量使用的開關(guān)式電源（SMPS）、電弧式負(fù)荷、公共照明系統(tǒng)的熒光燈負(fù)荷等。3電壓波動與閃變電壓波動與閃變電壓波動 系統(tǒng)中任何用電負(fù)荷的改變都會引起電壓波動；電壓閃變 當(dāng)負(fù)荷在0.01s數(shù)十秒內(nèi)重復(fù)變動時，白熾燈發(fā)光計算機顯示屏閃爍。人感知照明燈光閃變的頻率為125Hz內(nèi)，最敏感的頻率為10Hz左右。西安工業(yè)大學(xué)電子信息工程學(xué)院現(xiàn)代供電技術(shù)電子課件四、定制電力技術(shù)四

12、、定制電力技術(shù)1利用并聯(lián)型裝置利用并聯(lián)型裝置DSTATCOM實現(xiàn)配電網(wǎng)電壓無功實現(xiàn)配電網(wǎng)電壓無功綜合控制綜合控制 DSTATCOM-Distribution STATic synchronous COMpensator， 能快速連續(xù)地提供容性和感性無功功率，可以提高功率因數(shù)、克服三相不平衡、消除電壓閃變和電壓波動、抑止諧波污染等，實現(xiàn)電壓和無功功率綜合控制，保證供電系統(tǒng)穩(wěn)定、高效、優(yōu)質(zhì)地運行。西安工業(yè)大學(xué)電子信息工程學(xué)院現(xiàn)代供電技術(shù)電子課件2利用串聯(lián)型裝置利用串聯(lián)型裝置DVR 確保敏感負(fù)荷的供電電能質(zhì)量確保敏感負(fù)荷的供電電能質(zhì)量 解決配電網(wǎng)電壓跌落對負(fù)荷造成影響的問題。其中最典型裝置是動態(tài)電壓

13、調(diào)節(jié)器（ DVR -Dynamic Voltage Regulator）。其串聯(lián)在系統(tǒng)與敏感負(fù)荷之間，當(dāng)系統(tǒng)電壓發(fā)生跌落時，DVR裝置迅速輸出補償電壓，不僅可以補償動態(tài)的電壓跌落或者突升，而且對穩(wěn)態(tài)過電壓、欠電壓、電壓諧波、電壓閃變等具有明顯的補償作用，使敏感負(fù)荷感受不到系統(tǒng)電壓波動，確保對敏感負(fù)荷的供電質(zhì)量。西安工業(yè)大學(xué)電子信息工程學(xué)院現(xiàn)代供電技術(shù)電子課件第四節(jié)第四節(jié) 快速斷電技術(shù)快速斷電技術(shù)西安工業(yè)大學(xué)電子信息工程學(xué)院現(xiàn)代供電技術(shù)電子課件一、快速斷電技術(shù)概念一、快速斷電技術(shù)概念 利用自動裝置在電氣故障發(fā)生后5ms內(nèi)切斷電源，使故障電火花或電弧存在的時間小于點燃瓦斯煤塵所需要的最小時間，即保

14、證在形成外露電火并引爆瓦斯煤塵之前就切斷電源的技術(shù)稱為快速斷電技術(shù)。二、快速斷電概論二、快速斷電概論1瓦斯爆炸的感應(yīng)期感應(yīng)期 從爆炸性混合物接觸點火源起，到轉(zhuǎn)化為快速燃燒爆炸的時間間隔。感應(yīng)期的長短與爆炸物的種類、濃度和點火源的溫度等因素有關(guān)。瓦斯爆炸的感應(yīng)期在10ms以上，煤塵爆炸的感應(yīng)期一般為40250ms。西安工業(yè)大學(xué)電子信息工程學(xué)院現(xiàn)代供電技術(shù)電子課件2故障電火花形成時間 當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生電氣故障時，從故障發(fā)生瞬時至形成外露電火花并進一步引爆周圍爆炸性氣體或引起電火災(zāi)的時間，稱為惡性事故形成時間，簡稱故障形成時間。各類事故故障形成時間分別為： 礦用橡套軟電纜的最小著火時間5ms； 礦用橡套軟

15、電纜的故障電火花形成并進一步引爆瓦斯或引起電火災(zāi)的時間10ms； 隔爆外殼內(nèi)發(fā)生弧光短路產(chǎn)生并燒穿外殼噴出電弧的故障形成時間10ms。西安工業(yè)大學(xué)電子信息工程學(xué)院現(xiàn)代供電技術(shù)電子課件3保護裝置的全斷電時間指從供電系統(tǒng)發(fā)生電氣故障的瞬時至保護裝置切斷電源所需的全部時間，稱為保護裝置的全斷電時間，用符號To表示。To = TqTd式中 Tq故障信號取樣時間，從故障發(fā)生到發(fā)出跳閘指令的時間，ms； Td開關(guān)的全斷電時間，從收到跳閘指令到切斷電源熄滅電弧的時間ms。在快速斷電保護裝置中，可取允許的全斷電時間為系統(tǒng)的最小故障形成時間，即Tx = 5ms。 因此，只要在發(fā)生電氣故障5ms之內(nèi)切斷供電電源即

16、能可靠地達(dá)到防爆防火的要求。西安工業(yè)大學(xué)電子信息工程學(xué)院現(xiàn)代供電技術(shù)電子課件4快速斷電技術(shù) 利用自動裝置在發(fā)生電氣故障后5ms內(nèi)快速切斷供電電源，使故障電火花或電弧存在的時間小于點燃瓦斯煤塵所需要的最小時間，即保證在形成外露電火并引爆瓦斯煤塵之前就切斷電源的技術(shù)稱為快速斷電技術(shù)。西安工業(yè)大學(xué)電子信息工程學(xué)院現(xiàn)代供電技術(shù)電子課件三、實現(xiàn)快速斷電的技術(shù)途徑三、實現(xiàn)快速斷電的技術(shù)途徑1利用電網(wǎng)載頻保護實現(xiàn)短路故障快速檢測利用電網(wǎng)載頻保護實現(xiàn)短路故障快速檢測 載頻保護的基本原理是由電感三點式自激振蕩器產(chǎn)生2030kHz的高頻檢測信號，經(jīng)阻容網(wǎng)絡(luò)耦合到三相電網(wǎng)上，供電電纜未發(fā)生短路時，電網(wǎng)相間高頻阻抗較高，振蕩器作為高頻信號電源因負(fù)荷較輕而正常工作，其輸出的高頻信號經(jīng)AD轉(zhuǎn)換為直流電壓較高，不會使鑒別電路翻轉(zhuǎn)；當(dāng)電纜發(fā)生短路時，電纜相間高頻阻抗降低，振蕩器因負(fù)荷過重而停振，使轉(zhuǎn)換后的直流電壓為零，從而鑒別電路翻轉(zhuǎn)，該法能在1ms內(nèi)快速檢測出短路故障信號。西安工業(yè)大學(xué)電子信息工程學(xué)院現(xiàn)